电路基础：运算放大器中的虚短虚断原理

电路基础：运算放大器中的虚短虚断原理

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/weixin_66509332/article/details/141819129

在学习硬件电路分析时，"虚短虚断"是一个经常遇到但又容易混淆的专业术语。本文通过清晰的逻辑和配图，详细解释了虚短和虚断的原理及其在电路分析中的应用，帮助读者更好地理解这一基础知识点。

运算放大电路的特点

对于如下运放结构图：

• 当 (U_p > U_n) 时，(U_{out} = V_+)
• 当 (U_p < U_n) 时，(U_{out} = V_-)
• 当 (U_p \approx U_n) 时，(U_{out} = A(U_p - U_n))（A 为放大倍数）

当引入负反馈时，如下所示：

负反馈可以修正 (U_n) 的大小，使 (U_n) 无限逼近 (U_p) 的值，从而使运放进入线性放大区间，从而实现信号的放大。

虚断——输入阻抗无穷大

如下所示：当一个信号接入到输入端，此时流过该线路中的电流为0

那为什么流过的电流为0呢？答案就是因为远算放大器的输入阻抗无穷大

正因为如此，流过的电流为0，如同断路的状态，故称之为“虚断”。

虚短——负反馈的存在

如下所示：

由于负反馈的存在，使 (U_n) 无限逼近 (U_p) 的值，从而使得 (U_n) 与 (U_p) 近似短路，故称之为“虚短”。

电路分析步骤

对于如下的运算电路：

1. 由于输入阻抗无穷大（即虚断），流过电阻 (R_3) 进入正输入端的电流 (I_+ = 0)，或记为 (I_3 = 0)
2. 电阻 (R_3) 两端的电压 (U_3 = I_3 \times R_3 = 0)
3. (U_p = U_{in} - U_3 = U_{in} - 0 = U_{in})
4. 由于负反馈的存在（即虚短），使得 (U_n = U_p = U_{in})
5. 在负反馈通路中，电流由 (U_{out}) 流向 (U_n)，故流过电阻 (R_1) 的电流为 (I_1 = \frac{U_{out} - U_n}{R_1})
6. 流过电阻 (R_2) 的电流 (I_2 = \frac{U_n - 0}{R_2})
7. 根据电流分流，可知 (I_1 = I_2 + I_- = I_2)（虚断，负输入端 (I_- = 0)）
8. 所以根据 (I_1 = I_2)，得出关系：(U_{out} = \left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right)U_n)
9. 在第4步中有 (U_n = U_{in})，故可得输出与输入之间的关系：(U_{out} = \left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right)U_{in})